CN116064170A - 气流床气化炉以及气流床气化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤气化技术领域，公开了一种气流床气化炉以及气流床气化系统，所述气流床气化炉包括炉体，所述炉体内设置有供气化反应进行的反应腔室，所述炉体的底部设置有与所述反应腔室相连通的开口；所述气流床气化炉还包括设置于所述开口处的喷射机构，所述喷射机构设置为能够朝向所述反应腔室内喷射气化物料以进行所述气化反应。该气流床气化炉能够以底喷的方式喷射气化物料，从而不仅降低了气流床气化炉的成本，而且使得产物气与渣料彼此更好的分离。通过在气流床气化系统中设置有上述气流床气化炉，不仅能够降低气流床气化系统的制造成本，而且可以提高气化效率，还可以减少废水排放。

Description

气流床气化炉以及气流床气化系统

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体地涉及气流床气化炉以及气流床气化系统。

背景技术

气流床气化法是一种煤气化方法。采用粉煤为原料，同气化剂一起喷入气化炉内，反应温度很高，灰分呈熔融状排出。优点是气化强度大，煤种适应性广，有的气流床气化炉碳转化率可达99％。

目前，主要采用侧喷式的气流床气化炉实现煤气化。侧喷式的气流床气化炉设置有至少一对成对的烧嘴，成对的烧嘴彼此对置。气化物料和气化剂由成对的烧嘴从炉体的侧面喷入气流床气化炉中。

然而，为了使气化炉内的物料均匀，通常配置两对或三对烧嘴。由于侧喷式的气流床气化炉中必须设置成对的烧嘴，同时每个烧嘴均有一套与之相适应的单独的管线和控制系统，因此成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的侧喷式的气流床气化炉的成本较高的问题，提供气流床气化炉，该气流床气化炉能够以底喷的方式喷射气化物料，从而不仅降低了气流床气化炉的成本，而且使得产物气与渣料彼此更好的分离。

为了实现上述目的，本发明一方面提供气流床气化炉，所述气流床气化炉包括炉体，所述炉体内设置有供气化反应进行的反应腔室，所述炉体的底部设置有与所述反应腔室相连通的开口；所述气流床气化炉还包括设置于所述开口处的喷射机构，所述喷射机构设置为能够朝向所述反应腔室内喷射气化物料以进行所述气化反应。

上述技术方案，通过在气流床气化炉的底部设置能够朝向反应腔室内喷射气化物料以进行气化反应的喷射机构，从而使得气化反应得到的产物即燃气朝向气流床气化炉的顶部流动，而气化反应形成的料渣朝下流动，由此使得产物和料渣彼此较好的分离，另外，由于可只在气流床气化炉的底部设置一个喷射机构即可，因此降低了成本。

优选地，所述喷射机构包括伸入所述开口的能够输送所述气化物料的输送管以及设置于所述输送管且位于所述反应腔室内的气化烧嘴，所述气化烧嘴能够朝向所述反应腔室内喷射所述气化物料。

优选地，所述输送管包括伸入所述开口内的竖直管段，所述竖直管段的中线轴线与所述炉体的中心轴线相重合。

优选地，所述喷射机构包括设置于所述气化烧嘴的外部的冷却管，所述冷却管呈螺旋状，所述冷却管沿所述炉体的轴向延伸，并且所述冷却管设置有分别供用于冷却所述气化烧嘴的冷却水进出的冷却液进口和冷却液出口。

优选地，所述炉体包括：

呈筒状的筒状部，所述筒状部的底端形成为敞口端；以及

下渣部，所述下渣部包括第一出料段，所述第一出料段的两端分别形成为敞口端，所述第一出料段的连接于所述筒状部；其中：

在从所述炉体的顶端到所述炉体的底端的方向上，所述第一出料段呈渐缩状。

优选地，所述下渣部包括第二出料段，所述第二出料段的两端分别形成为敞口端，所述第二出料段的顶端连接于所述第一出料段的底端；其中：

在从所述炉体的顶端到所述炉体的底端的方向上，所述第二出料段呈渐扩状，所述第二出料段的底端形成为所述开口。

优选地，所述气流床气化炉包括两端均形成为敞口端的延伸段，所述延伸段罩设所述下渣部，所述延伸段的第一端连接于所述筒状部，所述延伸段的第二端供液封液进入。

优选地，所述气流床气化炉包括渣池，所述渣池设置有能够容纳冷却液的容纳腔室，所述渣池设置有渣料进口；

所述延伸段的第二端通过所述渣料进口伸入所述容纳腔室内的所述冷却液中以使得所述冷却液进入所述延伸段形成液封。

优选地，所述渣池侧壁设置有通孔；

所述输送管包括插设于所述通孔的导入管段，所述导入管段成角度连接于所述竖直管段，所述导入管段与所述竖直管段相连通，并且所述导入管段沉浸于所述冷却液。

本发明第二方面提供气流床气化系统，所述气流床气化系统中设置有本发明所提供的气流床气化炉。通过在气流床气化系统中设置有本发明所提供的气流床气化炉，由于气化反应得到的产物即燃气和渣料彼此较好的分离，不仅可以利用燃气的高温显热以获得更高的气化效率，而且可以减少燃气除尘系统的投资从而降低气流床气化系统的制造成本。与采用侧喷式气化炉的气流床气化系统相比，不仅气化炉投资降低，而且由于气化烧嘴布置在底部而不是侧部，气化物料在炉内的反应空间变大，反应时间变长，有利于气化反应更加完全地进行，从而提高产率。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的气流床气化炉的整体结构示意图；

图2是图1所示的气流床气化炉的局部结构示意图，其中，示出了气流床气化炉位于下渣部处的局部结构示意图。

附图标记说明

10-气流床气化炉；12-炉体；12a-下渣部；120-筒状部；121-反应腔室；122-第一出料段；124-第二出料段；126-延伸段；128-开口；14-喷射机构；140-；140a-竖直管段；140b-导入管段；16-渣池；160-容纳腔室；162-冷却液。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了气流床气化炉，气流床气化炉10包括炉体12，炉体12内设置有供气化反应进行的反应腔室121，炉体12的底部设置有与反应腔室121相连通的开口128；气流床气化炉10还包括设置于开口128处的喷射机构14，喷射机构14设置为能够朝向反应腔室121内喷射气化物料以进行气化反应。需要说明的是，喷射机构14向反应腔室121内喷射气化物料后，气化物料在被加热的反应腔室121内能够燃烧以进行气化反应，最终得到主要成分为一氧化碳、氢气和二氧化碳的燃气，其中，气化物料可包括水煤浆和气化剂的混合物或者干煤粉、蒸汽和气化剂的混合物，其中，气化剂可包括纯氧或者是含有氧气的气体如空气。通过在气流床气化炉10的底部设置能够朝向反应腔室121内喷射气化物料以进行气化反应的喷射机构14，从而使得气化反应得到的产物即燃气朝向气流床气化炉10的顶部流动，而气化反应形成的料渣朝下流动，由此使得产物和料渣彼此较好的分离，另外，由于可只在气流床气化炉10的底部设置一个喷射机构14即可，因此降低了成本。为了便于产物的排出，可在炉体12的顶部设置供燃气排出的排气口，此外，开口128还可作为供渣料排出的落渣口。将喷射机构14设置于炉体12的底部，可增加气化反应时间，从而使得气化反应更充分的进行。

结合图1和图2中所示，喷射机构14可包括伸入开口128的能够输送气化物料的输送管140以及设置于输送管140且位于反应腔室121内的气化烧嘴，气化烧嘴可设置为能够朝向反应腔室121内喷射气化物料。将喷射机构14的结构设置成为上述形式，可简化喷射机构14的结构，从而能够降低成本。此外，气化烧嘴能够使得喷射出的气化物料形成朝向炉体12的顶部流动的均匀流体。在气化过程中，可控制气化烧嘴的喷料速度，例如可将气化烧嘴的喷料速度控制为30m/s-100m/s，将喷料速度控制在上述范围内，可提高气化反应效果，从而增加产物的产率，提高了产率。

为了进一步提高气化反应效果，输送管140可包括伸入开口128内的竖直管段140a，竖直管段140a的中线轴线可与炉体12的中心轴线相重合。

另外，可在气化烧嘴的外部设置冷却管，冷却管呈螺旋状，并且冷却管沿炉体12的轴向延伸，冷却管可设置有分别供用于冷却气化烧嘴的冷却水进出的冷却液进口和冷却液出口。通过在气化烧嘴的外部设置冷却管，可对气化烧嘴进行降温，从而有效保护气化烧嘴，使得气化烧嘴不易被高温损坏。其中，可向冷却管中通入冷却水以对气化烧嘴进行降温。

结合图1和图2中所示，炉体12可包括呈筒状的筒状部120和下渣部12a。其中，筒状部120的底端可形成为敞口端，供燃气排出的排气口可设置于筒状部120的顶部；下渣部12a可包括第一出料段122，第一出料段122的两端可分别形成为敞口端，第一出料段122可连接于筒状部120，在从炉体12的顶端到炉体12的底端的方向上，第一出料段122可呈渐缩状，这样，可使得反应形成的料渣能够沿着第一出料段122的内壁流出，从而不仅使得料渣能够稳定排出，而且减少了料渣与喷射机构14的直接接触，使得喷射机构14不易被高温的料渣所损坏。需要说明的是，第一出料段122的底端可形成为开口128。

另外，可设置第二出料段124，第二出料段124的两端可分别形成为敞口端，第二出料段124的顶端可连接于第一出料段122的底端，第二出料段124的底端可形成为开口128；其中：在从炉体12的顶端到炉体12的底端的方向上，第二出料段124可呈渐扩状。通过设置第二出料段124，不仅保证了渣料下落速度，而且能够使得渣料顺畅排出。需要说明的是，输送管140的竖直管段140a可由开口128伸入第二出料段124内。

为了保证炉体12的密封性，可在炉体12上设置延伸段126，延伸段126的两端均可形成为敞口端，延伸段126可罩设下渣部12a，延伸段126的第一端可连接于筒状部120，延伸段126的第二端可形成为液封端，也就是说，延伸段126的第二端可供液封液进入以在延伸段126的第二端形成液封，这样，通过对延伸段126的第二端进行液封，从而能够保证炉体12的密封性，减少外界环境对炉体12内的气化反应的影响。其中可选用水作为液封液。

此外，可设置渣池16，渣池16可设置有能够容纳冷却液162如冷却水的容纳腔室160，渣池16可设置有渣料进口；延伸段126的第二端通过渣料进口伸入容纳腔室160内的冷却液162中以使得冷却液162进入延伸段126形成液封，这样，不仅使得渣料落入渣池16中进行冷却，而且能够利用渣池16中的冷却液162对延伸段126的第二端进行液封。另外，需要指出的是，在仅设置第一出料段122的情况下，第一出料段122可通过渣料进口伸入容纳腔室160内的冷却液162中，这样，也可不再设置延伸段126。

需要说明的是，在气化物料气化过程中，煤中的灰份熔融成液相熔渣，团聚后形成渣料下渣部12a的内壁落入渣池16进行冷却。

此外，可在下渣部12a的内壁上设置供液冷喷嘴，液冷喷嘴可配置为能够朝向落下的渣料喷射冷却液如冷却水以对渣料进行初步降温，之后，渣料落入渣池16中进行再次降温。具体来讲，可在第二出料段124的内壁设置液冷喷嘴，优选地，可在第二出料段124的内壁设置多个液冷喷嘴，多个液冷喷嘴可沿第二出料段124的周向均匀分布。

此外，可在渣池16的顶部设置捞渣口，可利用捞渣机将渣池16内的渣料捞出。

如图1中所示，可在渣池16的侧壁设置通孔，输送管140可包括插设于通孔的导入管段140b，导入管段140b可成角度连接于竖直管段140a，优选地，导入管段140b可垂设于竖直管段140a，也就是说，导入管段140b可沿水平方向延伸，导入管段140b与竖直管段140a相连通，并且导入管段140b可沉浸于冷却液162。通过设置导入管段140b并使得导入管段140b沉浸于渣池16内的冷却液162中，从而能够利用渣池16内的冷却液162对输送管140进行降温。

为了保证炉体10内的温度，炉体10可设置为多层结构，其中，炉体10可包括第一壁和设置于第一壁内的第二壁，其中，第一壁可为金属层如钢层，第二壁可包括耐火砖层以及设置于耐火砖层和第一壁之间的保温层。

本发明还提供了气流床气化系统，气流床气化系统中设置有本发明所提供的气流床气化炉10。通过在气流床气化系统中设置有本发明所提供的气流床气化炉10，不仅能够使得气化反应得到的产物即燃气和渣料彼此较好的分离，而且降低了气流床气化系统的制造成本，同时还能够提高气化反应效果，从而提高产率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.气流床气化炉，其特征在于，所述气流床气化炉(10)包括炉体(12)，所述炉体(12)内设置有供气化反应进行的反应腔室(121)，所述炉体(12)的底部设置有与所述反应腔室(121)相连通的开口(128)；所述气流床气化炉(10)还包括设置于所述开口(128)处的喷射机构(14)，所述喷射机构(14)设置为能够朝向所述反应腔室(121)内喷射气化物料以进行所述气化反应。

2.根据权利要求1所述的气流床气化炉，其特征在于，所述喷射机构(14)包括伸入所述开口(128)的能够输送所述气化物料的输送管(140)以及设置于所述输送管(140)且位于所述反应腔室(121)内的气化烧嘴，所述气化烧嘴能够朝向所述反应腔室(121)内喷射所述气化物料。

3.根据权利要求2所述的气流床气化炉，其特征在于，所述输送管(140)包括伸入所述开口(128)内的竖直管段(140a)，所述竖直管段(140a)的中线轴线与所述炉体(12)的中心轴线相重合。

4.根据权利要求2所述的气流床气化炉，其特征在于，所述喷射机构(14)包括设置于所述气化烧嘴的外部的冷却管，所述冷却管呈螺旋状，所述冷却管沿所述炉体(12)的轴向延伸，并且所述冷却管设置有分别供用于冷却所述气化烧嘴的冷却水进出的冷却液进口和冷却液出口。

5.根据权利要求3所述的气流床气化炉，其特征在于，所述炉体(12)包括：

呈筒状的筒状部(120)，所述筒状部(120)的底端形成为敞口端；以及

下渣部(12a)，所述下渣部(12a)包括第一出料段(122)，所述第一出料段(122)的两端分别形成为敞口端，所述第一出料段(122)的连接于所述筒状部(120)；其中：

在从所述炉体(12)的顶端到所述炉体(12)的底端的方向上，所述第一出料段(122)呈渐缩状。

6.根据权利要求5所述的气流床气化炉，其特征在于，所述下渣部(12a)包括第二出料段(124)，所述第二出料段(124)的两端分别形成为敞口端，所述第二出料段(124)的顶端连接于所述第一出料段(122)的底端；其中：

在从所述炉体(12)的顶端到所述炉体(12)的底端的方向上，所述第二出料段(124)呈渐扩状，所述第二出料段(124)的底端形成为所述开口(128)。

7.根据权利要求5所述的气流床气化炉，其特征在于，所述气流床气化炉(10)包括两端均形成为敞口端的延伸段(126)，所述延伸段(126)罩设所述下渣部(12a)，所述延伸段(126)的第一端连接于所述筒状部(120)，所述延伸段(126)的第二端供液封液进入。

8.根据权利要求7所述的气流床气化炉，其特征在于，所述气流床气化炉(10)包括渣池(16)，所述渣池(16)设置有能够容纳冷却液(162)的容纳腔室(160)，所述渣池(16)设置有渣料进口；

所述延伸段(126)的第二端通过所述渣料进口伸入所述容纳腔室(160)内的所述冷却液(162)中以使得所述冷却液(162)进入所述延伸段(126)形成液封。

9.根据权利要求8所述的气流床气化炉，其特征在于，所述渣池(16)侧壁设置有通孔；

所述输送管(140)包括插设于所述通孔的导入管段(140b)，所述导入管段(140b)成角度连接于所述竖直管段(140a)，所述导入管段(140b)与所述竖直管段(140a)相连通，并且所述导入管段(140b)沉浸于所述冷却液(162)。

10.气流床气化系统，其特征在于，所述气流床气化系统中设置有权利要求1-9中任意一项所述的气流床气化炉(10)。

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